JPH0779135B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH0779135B2
JPH0779135B2 JP61034549A JP3454986A JPH0779135B2 JP H0779135 B2 JPH0779135 B2 JP H0779135B2 JP 61034549 A JP61034549 A JP 61034549A JP 3454986 A JP3454986 A JP 3454986A JP H0779135 B2 JPH0779135 B2 JP H0779135B2
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film
wiring
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contact
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正紀 福本
岳人 吉田
成次 吉井
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置、特にそのコンタクト部の構造と
その製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a structure of a contact portion and a manufacturing method thereof.

従来の技術 MOS型半導体装置の製造工程においては、アルミニウム
配線の断線防止と異方性ドライエッチを用いて配線加工
した時の段差部におけるアルミニウム残渣を防ぐため、
ゲート電極,配線等の凹凸がその上のPSG保護膜表面に
反映されないようリンガラスフロー処理によって平滑化
することが行なわれている。この状態を第4図aのMOS
型半導体装置の断面図に示す。図において、3はゲート
酸化膜、4はpoly Si、5及び10はチタンシリサイド、
6はサイドウォールであって、PSG11の表面は平滑であ
る。従来は、アルミニウム配線をトランジスタ等の素子
と接続するため、第4図bに示す様にSi基板に設けたソ
ースドレイン拡散層14の領域及びゲート配線上のPSG11
に、同時にそれぞれコンタクト窓17,18を開口してい
た。
2. Description of the Related Art In the manufacturing process of a MOS type semiconductor device, in order to prevent disconnection of aluminum wiring and prevent aluminum residue in a step portion when wiring is processed using anisotropic dry etching,
Smoothing is performed by phosphorus glass flow treatment so that the unevenness of the gate electrode, wiring, etc. is not reflected on the surface of the PSG protective film above it. This state is shown in FIG.
A sectional view of the semiconductor device is shown in FIG. In the figure, 3 is a gate oxide film, 4 is poly Si, 5 and 10 are titanium silicide,
6 is a side wall, and the surface of PSG11 is smooth. Conventionally, in order to connect an aluminum wiring with an element such as a transistor, as shown in FIG. 4b, the PSG11 on the region of the source / drain diffusion layer 14 and the gate wiring provided on the Si substrate is formed.
At the same time, the contact windows 17 and 18 were simultaneously opened.

発明が解決しようとする問題点 しかしガラスフロー処理によってPSG膜が流動し、ゲー
ト電極,配線間隔がVLSIの様に狭い場合、電極配線間の
ソース・ドレイン拡散領域14でPSG11の膜厚が厚くな
り、電極配線上で薄くなっているので微細なコンタクト
窓をPSG11に開けるため、CHF3,C3F8等のガスで異方性ド
ライエッチを行うとコンタクト窓17を完全にエッチする
間にコンタクト18はオーバーエッチ状態になり、第4図
Bに示す様の下地のチタンシリサイドTiSiXもある程度
エッチされてしまうという問題があった。このため、両
コンタクト窓を制御性よく開口することは困難であっ
た。
Problems to be Solved by the Invention However, when the PSG film flows due to the glass flow process and the gate electrode / wiring distance is narrow like VLSI, the film thickness of the PSG11 becomes large in the source / drain diffusion region 14 between the electrode wiring. , Because it is thin on the electrode wiring, a fine contact window is opened in PSG11.Therefore, if anisotropic dry etching is performed with a gas such as CHF 3 , C 3 F 8 or the like, contact window 17 will be contacted during complete etching. 18 was in an over-etched state, and there was a problem that the underlying titanium silicide TiSi X was also etched to some extent as shown in FIG. 4B. Therefore, it is difficult to open both contact windows with good controllability.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであって、MOS
型半導体装置における上記コンタクト窓開口用ドライエ
ッチングの問題が生じないコンタクト部の構造とその製
造プロセスを提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above points, and a MOS
An object of the present invention is to provide a structure of a contact portion and a manufacturing process thereof in which the problem of dry etching for opening a contact window does not occur in a semiconductor device.

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、半導体基板の拡散
層のコンタクトを形成すべき領域近傍にゲート電極・配
線と同程度の厚さのペデスタルを設け、拡散層から電極
をペデスタル上へ引き出し、ペデスタル上にコンタクト
窓を開口したコンタクト構造を形成するものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a pedestal having a thickness similar to that of a gate electrode / wiring in the vicinity of a region of a diffusion layer of a semiconductor substrate where a contact is to be formed. The electrode is drawn out onto the pedestal to form a contact structure in which a contact window is opened on the pedestal.

作用 本発明は上記の形成方法によって、ペデスタルは、半導
体基板の拡散層より高くゲート電極・配線と同程度の高
さとなっているから、ペデスタル上のガラスフローした
絶縁膜はゲート電極・配線上の膜とほぼ同じ膜厚にな
る。従って、ゲート電極・配線上とペデスタル上のコン
タクト窓は、ほぼ等しいエッチング時間で開口でき、片
方の窓がオーバエッチ状態になることはない。
Action According to the present invention, the pedestal is higher than the diffusion layer of the semiconductor substrate and has the same height as the gate electrode / wiring by the above-described forming method. It has almost the same thickness as the film. Therefore, the contact windows on the gate electrode / wiring and the pedestal can be opened in substantially the same etching time, and one of the windows is not overetched.

実施例 第1図は本発明のコンタクト構造を製造する工程断面図
であり、MOS型半導体集積回路装置の一部を示してい
る。第1図aの工程は、P型Si基板1表面の厚さ10nmの
ゲート酸化膜3上と1μm程度の厚いSiO2膜2上全面に
形成した厚さ100nmのpoly Si膜4、厚さ200nmのチタン
シリサイド(TiSiX)膜5の2層膜を順次選択除去し、M
OS型トランジスタのポリサイドゲート電極a、コンタク
ト用ペデスタルb、ゲート配線cが同一構造で同時に形
成した段階である。6はこれらa,b,cを形成した後に設
けられたSiO2から成るサイドウォールである。次いで全
面に高融点金属の1つであるTi7を真空蒸着スパッタリ
ング、CVD法等で50nmの厚さに、さらに7の上にアモル
ファスSi膜8を真空蒸着、スパッタリング、プラズマCV
D法等を用いて50nmの厚さに被着する(第1図bの工
程)。アモルファスSi膜8は、CF4等のフロンガスを用
いれば、下地のTi膜7をほとんどエッチングせずにドラ
イエッチが可能である。この様にして、膜8は選択除去
され、トランジスタのソース・ドレイン領域からコンタ
クト形成のためのペデスタルbにまたがる部分のみが残
される。この後、Si+イオンと後にソース・ドレイン拡
散層を形成するAs+イオン9をそれぞれKeV×1015/cm2,K
eV×1015/cm2の条件で注入する。Si+イオン,As+イオン
注入は共にTi膜7とSi基板界面、アモルファスSi膜8と
Ti膜7の界面にTi-Si混合層を形成する役目も果たす
(第1図cの工程)。イオン注入後、N2又はAr又は真空
中において500℃〜700℃、数十秒〜30分の熱処理を行う
と、Si基板1とTi膜7の接触部分、アモルファスSi8が
存在する部分にTiSiXが成長し、他の部分はTi膜のまま
残る。残留Tiは、H2O2+NH4OH液で除去でき、ソース・ド
レイン領域のTiSiX10と、10からペデスタルbへ引き出
された電極TiSiX10′だけが残り10と10′は電気的に接
続されたことになる(第1図dの工程)。次にPSG膜11
を約700nmの厚さに形成し、リンガラスフローを行なう
と、工程cで注入したAsがSi基板1に拡散してn+層14を
形成すると共にPSG膜11は、ソースドレイン領域で約900
nm,ペデスタルb,ゲート配線cの上では約400nmとなる。
ソース・ドレインの信号取り出し用コンタクト膜12をペ
デスタルb上で開口すると、PSG膜11の厚さは、b,cにお
いてほぼ同一であるから、ゲート配線上のコンタクト窓
13と同一エッチング条件で開口することができる(第1
図eの工程)。最後にコンタクト窓12,13をおおってア
ルミニウム合金配線15を形成する(第1図fの工程)。
EXAMPLE FIG. 1 is a process sectional view for manufacturing a contact structure of the present invention, showing a part of a MOS type semiconductor integrated circuit device. The process shown in FIG. 1a is performed by forming a 100 nm-thick poly Si film 4 and a 200 nm-thickness on the entire surface of the gate oxide film 3 having a thickness of 10 nm and the SiO 2 film 2 having a thickness of about 1 μm on the surface of the P-type Si substrate 1. Titanium silicide (TiSi x ) film 5 of 2 is sequentially removed by selective removal of M
This is a stage where the polycide gate electrode a, the contact pedestal b, and the gate wiring c of the OS type transistor are simultaneously formed in the same structure. Reference numeral 6 is a sidewall made of SiO 2 provided after forming these a, b and c. Next, Ti7, which is one of the refractory metals, is vacuum-deposited and sputtered on the entire surface to a thickness of 50 nm by a CVD method or the like, and an amorphous Si film 8 is vacuum-deposited and sputtered on 7 and plasma CV.
It is deposited to a thickness of 50 nm using the D method or the like (step of FIG. 1b). The amorphous Si film 8 can be dry-etched by using a fluorocarbon gas such as CF 4 with almost no etching of the underlying Ti film 7. In this way, the film 8 is selectively removed, leaving only the portion extending from the source / drain region of the transistor to the pedestal b for forming a contact. Then, Si + ions and As + ions 9 that will later form the source / drain diffusion layer are added to KeV × 10 15 / cm 2 , K respectively.
Inject under the condition of eV × 10 15 / cm 2 . Both Si + ion and As + ion implantation are performed with the Ti film 7 and the Si substrate interface, with the amorphous Si film 8.
It also serves to form a Ti—Si mixed layer at the interface of the Ti film 7 (step of FIG. 1c). After ion implantation, when heat treatment is performed at 500 ° C. to 700 ° C. for several tens of seconds to 30 minutes in N 2 or Ar or vacuum, TiSi X is present in the contact portion between the Si substrate 1 and the Ti film 7 and the portion where the amorphous Si 8 exists. , But the other parts remain as Ti film. Residual Ti can be removed with H 2 O 2 + NH 4 OH solution, and only TiSi X 10 in the source / drain region and the electrode TiSi X 10 ′ extracted from 10 to pedestal b remain 10 and 10 ′ electrically. Is connected (step in FIG. 1d). Then PSG film 11
Is formed to a thickness of about 700 nm and a phosphorus glass flow is performed, the As implanted in step c diffuses into the Si substrate 1 to form an n + layer 14, and the PSG film 11 has a source and drain region of about 900 nm.
nm, pedestal b, and gate wiring c are about 400 nm.
When the source / drain signal extraction contact film 12 is opened on the pedestal b, the PSG film 11 has almost the same thickness b and c.
It can be opened under the same etching conditions as 13 (first
Step of FIG. E). Finally, the aluminum alloy wiring 15 is formed so as to cover the contact windows 12 and 13 (step of FIG. 1F).

第2図は本発明の第2の実施例を示す半導体装置の断面
図である。この場合コンタクト形成用ペデスタルbはSi
基板1上に設けられており、ゲート電極aと同時に形成
するからaと同じ様にゲート酸化膜3、ポリSi4、TiSiX
5の構造をとっている。
FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device showing a second embodiment of the present invention. In this case, the contact forming pedestal b is Si
Since it is provided on the substrate 1 and is formed at the same time as the gate electrode a, the gate oxide film 3, poly Si 4, and TiSi x are formed in the same manner as a.
It has a structure of 5.

第3図は本発明の第3の実施例である。この場合は、ゲ
ート電極a、ゲート配線cと同じく、ペデスタルのTiSi
X膜5の上にさらにSiO2,PSG,Si3N4等の絶縁膜16が設け
られている場合である。この様なコンタクト構造の場合
もソース・ドレイン領域14とTiSiX10′引き出し電極が
電気的接続を保つことができるから第1,第2の実施例の
特性と全くかわらない。絶縁膜16はサイドウォール6と
共にゲート電極構造を酸化性雰囲気外部汚染から保護し
たり、第1図、工程cに見られた様なソース・ドレイン
領域への注入イオンがゲート電極へ侵入するのを防ぐ必
要のある場合に用いられるものである。
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In this case, the pedestal TiSi is the same as the gate electrode a and the gate wiring c.
This is a case where an insulating film 16 made of SiO 2 , PSG, Si 3 N 4 or the like is further provided on the X film 5. In the case of such a contact structure as well, the source / drain regions 14 and the TiSi X 10 ′ extraction electrodes can maintain electrical connection, so that the characteristics of the first and second embodiments are completely the same. The insulating film 16 protects the gate electrode structure together with the sidewalls 6 from external pollution in an oxidizing atmosphere, and prevents the implanted ions into the source / drain regions from entering the gate electrode as shown in step c in FIG. It is used when it is necessary to prevent it.

以上の実施例では引き出し電極をTiSiXとしたが第1図
7をMo,W,Ta,Hf,Zrの様な他の高融点金属とし、引き出
し電極をそれらのシリサイドとしてもよい。
Although the lead electrode is TiSi X in the above-mentioned embodiments, other refractory metals such as Mo, W, Ta, Hf and Zr shown in FIG. 1 may be used, and the lead electrode may be silicide thereof.

発明の効果 以上述べた様に、本発明は、半導体基板へのコンタクト
を、ゲート電極・配線上のコンタクト面と同程度の高さ
を有するペデスタル上でとろうとするものであって、こ
の場合ペデスタル上とゲート・電極・配線上においてガ
ラスフロー後のPSG等の膜厚はほぼ同一であるから、PSG
膜等へのコンタクト開口の際、従来見られた様なオーバ
ーエッチングは生じないのである。また、ペデスタル上
ではPSG膜厚が薄くなるからコンタクト窓開口の深さは
浅く、配線用アルミニウム膜のコンクト開口部での段差
被覆性も改善されるという付加的効果もあり、半導体装
置構造にその効果を発揮するものである。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, the present invention intends to make contact with a semiconductor substrate on a pedestal having the same height as the contact surface on the gate electrode / wiring. In this case, the pedestal is used. Since the film thickness of PSG etc. after glass flow is almost the same on the top and on the gate / electrode / wiring, PSG
At the time of opening a contact to a film or the like, overetching that has been conventionally seen does not occur. In addition, since the PSG film thickness is thin on the pedestal, the depth of the contact window opening is shallow, and there is an additional effect that the step coverage at the contact opening portion of the aluminum film for wiring is also improved. It is effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図a〜fは本発明の半導体装置の第1実施例におけ
る製造方法を示す工程断面図、第2図は同第2実施例方
法を説明するための断面図、第3図は同第3実施例方法
を説明するための断面図、第4図a,bは従来の半導体装
置の製造方法を説明するための工程断面図である。 1……シリコン基板、2……厚いSiO2膜、3……ゲート
酸化膜、4……ポリSi、5,10,10′……チタンシリサイ
ド、6……サイドウォール、7……Ti、8……アモルフ
ァスSi、9……注入イオン、11……PSG、12,13……コン
タクト窓、14……ソース・ドレイン拡散層、15……アル
ミニウム合金配線、16……絶縁膜。
1A to 1F are process sectional views showing a manufacturing method in a first embodiment of a semiconductor device of the present invention, FIG. 2 is a sectional view for explaining the method of the second embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the method of the third embodiment, and FIGS. 4A and 4B are process cross-sectional views for explaining the conventional method for manufacturing a semiconductor device. 1 ... Silicon substrate, 2 ... Thick SiO 2 film, 3 ... Gate oxide film, 4 ... Poly Si, 5,10,10 '... Titanium silicide, 6 ... Side wall, 7 ... Ti, 8 …… Amorphous Si, 9 …… Injected ions, 11 …… PSG, 12,13 …… Contact window, 14 …… Source / drain diffusion layer, 15 …… Aluminum alloy wiring, 16 …… Insulating film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】配線が形成された半導体基板上に前記配線
とほぼ同じ高さのペデスタルを形成する工程と、前記ペ
デスタルおよび前記半導体基板表面の露出部分を覆うよ
うに高融点金属膜及び半導体膜を形成する工程と、前記
半導体膜を選択的に除去し前記半導体基板の露出部上か
ら少なくとも前記ペデスタル上の一部につながるパター
ンを形成した後熱処理を行い前記半導体膜および前記半
導体基板と前記高融点金属膜との反応による化合物膜導
電層を形成する工程と、未反応の前記高融点金属膜を除
去する工程と、前記化合物膜および前記配線を被覆する
ように絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に前記ペデ
スタル上の化合物膜と前記配線に達する開口をエッチン
グにより形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
1. A step of forming a pedestal having substantially the same height as the wiring on a semiconductor substrate having wiring formed thereon, and a refractory metal film and a semiconductor film covering the exposed portion of the pedestal and the surface of the semiconductor substrate. And a step of forming a pattern connected to at least a part of the pedestal from the exposed portion of the semiconductor substrate by selectively removing the semiconductor film, and then performing a heat treatment. Forming a compound film conductive layer by reaction with the melting point metal film, removing the unreacted refractory metal film, and forming an insulating film so as to cover the compound film and the wiring, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a compound film on the pedestal and an opening reaching the wiring in the insulating film by etching.
JP61034549A 1986-02-18 1986-02-18 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Lifetime JPH0779135B2 (en)

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